Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну
Досліджено структуру і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну. Встановлено, що оксид заліза у суміші з поліаніліном починає проявляти свою кристалічну структуру у композиті на досить низькому концентраційному рівні (1,0 vol.%) на відміну від...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2014
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134443 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну / В.Л. Демченко, В.О. Віленський, В.І. Штомпель // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 128-133. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-134443 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1344432018-06-14T03:05:19Z Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну Демченко, В.Л. Віленський, В.О. Штомпель, В.І. Досліджено структуру і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну. Встановлено, що оксид заліза у суміші з поліаніліном починає проявляти свою кристалічну структуру у композиті на досить низькому концентраційному рівні (1,0 vol.%) на відміну від оксиду алюмінію, який не проявляє її навіть за високого його вмісту. Дослідження показали істотну залежність мікрогетерогенної структури композитів від типу атомів металу в оксидах. Методом термомеханічного аналізу показано, що композити на основі епоксидного полімеру і сумішей поліаніліну та одного з оксидів металів Al₂O₃ або Fe₂O₃ характеризуються здатністю до аномального розширення (αl = 25%). Исследована структура и термомеханические свойства систем на основе эпоксидного полимера, оксидов металлов и полианилина. Установлено, что оксид железа в смеси с полианилином начинает проявлять свою кристаллическую структуру в композите на довольно низком концентрационном уровне (1,0 vol.%) в отличие от оксида алюминия, который ее не проявляет даже при его высоком содержании. Исследования показали существенную зависимость микрогетерогенной структуры композитов от типа атомов металла в оксидах. Методом термомеханического анализа показано, что композиты на основе эпоксидного полимера и смесей полианилина и одного из оксидов металлов Al₂O₃ или Fe₂O₃ характеризуются способностью к аномальному расширению (αl = 25%). The structure and thermomechanical properties of systems based on epoxy polymer, metal oxides and polyaniline are investigated. It was found that iron oxide in the mixture of polyaniline begins to show its crystal structure in the composite at fairly low concentration levels (1.0 vol.%), while aluminum oxide does not reveal it in the composite even at its high content. Studies have shown a significant dependence of microheterogeneous structure of the composites on the type of metal atoms in oxides. The method of thermomechanical analysis showed that composites based on epoxy polymer and mixtures of polyaniline and one of the metal oxides Al₂O₃ or Fe₂O₃ are characterized by the ability to abnormal expansion (αl = 25%). 2014 Article Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну / В.Л. Демченко, В.О. Віленський, В.І. Штомпель // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 128-133. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134443 678.01 : 539.2: 537.63 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Досліджено структуру і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну. Встановлено, що оксид заліза у суміші з поліаніліном починає проявляти свою кристалічну структуру у композиті на досить низькому концентраційному рівні (1,0 vol.%) на відміну від оксиду алюмінію, який не проявляє її навіть за високого його вмісту. Дослідження показали істотну залежність мікрогетерогенної структури композитів від типу атомів металу в оксидах. Методом термомеханічного аналізу показано, що композити на основі епоксидного полімеру і сумішей поліаніліну та одного з оксидів металів Al₂O₃ або Fe₂O₃ характеризуються здатністю до аномального розширення (αl = 25%). |
| format |
Article |
| author |
Демченко, В.Л. Віленський, В.О. Штомпель, В.І. |
| spellingShingle |
Демченко, В.Л. Віленський, В.О. Штомпель, В.І. Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Демченко, В.Л. Віленський, В.О. Штомпель, В.І. |
| author_sort |
Демченко, В.Л. |
| title |
Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну |
| title_short |
Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну |
| title_full |
Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну |
| title_fullStr |
Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну |
| title_full_unstemmed |
Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну |
| title_sort |
структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134443 |
| citation_txt |
Структура і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів та поліаніліну / В.Л. Демченко, В.О. Віленський, В.І. Штомпель // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 128-133. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT demčenkovl strukturaítermomehaníčnívlastivostísistemnaosnovíepoksidnogopolímeruoksidívmetalívtapolíanílínu AT vílensʹkijvo strukturaítermomehaníčnívlastivostísistemnaosnovíepoksidnogopolímeruoksidívmetalívtapolíanílínu AT štompelʹví strukturaítermomehaníčnívlastivostísistemnaosnovíepoksidnogopolímeruoksidívmetalívtapolíanílínu |
| first_indexed |
2025-07-09T21:27:35Z |
| last_indexed |
2025-07-09T21:27:35Z |
| _version_ |
1837206294790930432 |
| fulltext |
128
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2014. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 678.01 : 539.2: 537.63
СТРУКТУРА І ТЕРМОМЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СИСТЕМ
НА ОСНОВІ ЕПОКСИДНОГО ПОЛІМЕРУ, ОКСИДІВ МЕТАЛІВ
ТА ПОЛІАНІЛІНУ
В. Л. ДЕМЧЕНКО, В. О. ВІЛЕНСЬКИЙ, В. І. ШТОМПЕЛЬ
Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ
Досліджено структуру і термомеханічні властивості систем на основі епоксидного
полімеру, оксидів металів та поліаніліну. Встановлено, що оксид заліза у суміші з
поліаніліном починає проявляти свою кристалічну структуру у композиті на досить
низькому концентраційному рівні (1,0 vol.%) на відміну від оксиду алюмінію, який
не проявляє її навіть за високого його вмісту. Дослідження показали істотну залеж-
ність мікрогетерогенної структури композитів від типу атомів металу в оксидах.
Методом термомеханічного аналізу показано, що композити на основі епоксидного
полімеру і сумішей поліаніліну та одного з оксидів металів Al2O3 або Fe2O3 характе-
ризуються здатністю до аномального розширення (αl = 25%).
Ключові слова: епоксидний полімер, оксид металу, поліанілін, структура, термо-
механічні властивості.
Полімерні композити здатні задовольняти більшість вимог до матеріалів з
необхідними функціональними властивостями [1]. Епоксидні полімери (ЕП) зав-
дяки високій адгезії до різних матеріалів є основою для створення перспективних
полімерних матеріалів, зокрема композитів на їх основі, у зв’язку з чим законо-
мірності їх формування є об’єктом всебічного вивчення [2–4]. Наповнення ЕП
(на стадії їх твердіння), зокрема оксидами металів, суттєво змінює теплофізичні,
термомеханічні, діелектричні, електрофізичні, магнетні та інші властивості, що
дає змогу отримувати полімерні матеріали з певними технологічними та експлуа-
таційними характеристиками [5].
Для створення полімерних композитів на основі ЕП залучали поліанілін
(ПАн) та один з оксидів металів Аl2O3 або Fe2O3. Оскільки ПАн споріднений до
полімерної матриці, то для збільшення кількості NH-груп у системі як наповню-
вачі вибирали полярний полімер–феромагнетик (ПАн, Fe2O3) або полярний полі-
мер–діамагнетик (ПАн, Al2O3).
Мета роботи – вивчити структуру та термомеханічні властивості композитів
на основі епоксидного полімеру і наповнювачів (ПАн, Fe2O3) або (ПАн, Al2O3).
Матеріал та методика досліджень. Досліджували композити, отримані на
основі епоксидної смоли (ЕС) ЕД-20 (ГОСТ 10577-84, виробник Росія), затвер-
діння якої виконували за допомогою триетилентетраміна (ТЕТА) (виробник за-
вод “РІАП”, Україна), змішуючи їх в стехіометричному співвідношенні.
Як наповнювачі використовували тонкодисперсні порошки оксидів металів
(розмір частинок порошку ~200 nm) – Fe2O3 (ТУ 6-09-1418-78), Al2O3 (ТУ 6-09-
426-75) та ПАн (~1 µm). Використаний ПАн був синтезований в Інституті хімії
високомолекулярних сполук НАН України за методикою, описаною в праці [6].
Для синтезу використовували бідистильовану воду, анілін, перегнаний за залиш-
кового тиску 1,33 kPа і температури 323 K та перекристалізований (NH4)S2O8 як
Контактна особа: В. Л. ДЕМЧЕНКО, e-mail: dvaleriyl@ukr.net
129
окисник. До водного розчину, що містив 0,3 mol HCl, 0,1 mol H2SO4 та 0,1 mol
аніліну, додавали водний розчин 0,1 mol (NH4)S2O8 і суміш витримували при
273 K впродовж 24 h. Перед суміщенням ПАн з ЕС його частинки змочували в
ацетоні й подрібнювали у ступці, після чого сушили у вакуумі впродовж 24 h за
Т = 333 K. Електропровідність σ вихідного ПАн становить 103 Сm/cm, відносна
молекулярна маса 15000. Концентрація наповнювачів у композитах змінювалася
в широкому інтервалі (0,2...19,0 vol.%).
Для однорідного розподілу порошків наповнювача в полімерній матриці пе-
ред введенням в об’єм ЕП їх поверхню обробляли 1%-им розчином ЕС в ацетоні,
а потім додавали до суміші компонентів ЕС і ТЕТА, механічно перемішуючи.
Потім цю суміш піддавали вакуумуванню за тиску P = 9,8·104 Pа. Затвердіння
зразків тривало 10 h за температури T = 293±2 K. Загалом одержали дві серії зраз-
ків на основі ЕП та суміші ПАн і одного із оксидів металів, взятих в однаковому
об’ємному співвідношенні ЕП+(ПАн, Al2O3) та ЕП+(ПАн, Fe2O3).
Особливості упорядкованості фрагментів макроланцюгів за трансляції їх у
об’ємі досліджували методом ширококутового розсіювання рентгенівських про-
менів з використанням дифрактометра ДРОН-4-07, рентгенооптична схема якого
виконана за методом Дебая–Шерера (проходження первинного пучка рентгенів-
ських променів через досліджуваний зразок полімеру).
Мікрогетерогенну структуру композитів досліджували методом малокутово-
го розсіювання рентгенівських променів за допомогою камери КРМ-1 із щілин-
ним коліматором, виконаним за методом Краткі. Геометричні параметри камери
задовольняли умови нескінченної висоти первинного пучка випромінювання.
Експериментальні профілі інтенсивності нормували за фактором послаблення
первинного пучка випромінювання зразками композитів, а також за їх розсію-
вальним об’ємом. Досліджували в СuKα-випромінюванні, монохроматизованому
Ni-фільтром за Т = 293±1 K.
Термомеханічні дослідження полімерних композитів виконували за допомо-
гою установки, конструкція та характеристика якої описана в праці [7]. Зразки
композитів вивчали за одновісного сталого навантаження (σ = 2,56 МРа). Ліній-
ний нагрів зразків виконували зі швидкістю 2±0,1 K. Результати досліджень
отримували у вигляді графіків залежності ε = f(T), де ε – відносне видовження
зразків за одночасної дії на полімери силового і температурного полів. Досліджу-
вали в температурному інтервалі від 293 до 600 K.
Результати досліджень та їх обговорення. Із аналізу ширококутових рент-
генівських дифрактограм досліджуваних композитів випливає, що вихідний епо-
ксидний полімер (рис. 1а, крива 1) має аморфну структуру. Зокрема, поява двох
дифракційних максимумів дифузного типу на дифрактограмі вихідного ЕП свід-
чить про існування близького упорядкування у просторі як фрагментів міжвузло-
вих молекулярних ланок ЕД-20 (інтенсивніший максимум за 2θmax ≈ 17,7°), так і
ТЕТА (менш інтенсивний максимум за 2θmax ≈ 4,9°). Композити зі сумішшю ПАн
і Аl2O3 (рис. 1а, криві 1–7) характеризуються також аморфною структурою, тоді
як структура композитів із ПАн і Fe2O3 (рис. 1b) – аморфно-кристалічна. Вже на
дифрактограмі композита ЕП+1,0% (ПАн, Fe2O3) (рис. 1b, крива 3) спостерігають
рефлекси в області кутів 2θ = 23,7°, 32,8° і 35,4°, які вказують на існування крис-
талітів у об’ємі наповнювача (тонкодисперсних частинок Fe2O3).
Окремі дослідження структури композитів на основі ЕП і ПАн, у яких концен-
трація ПАн змінювалась від 0,2 до 19,0 vol.%, методами широко- і малокутової
рентгенографій показали, що ці системи є аморфними і структурно гомогенними.
У зв’язку з виявленими відмінностями впливу наповнювачів сумішей ПАн і
одного з оксидів металів Аl2O3 або Fe2O3 на тонку структуру композитів на осно-
ві ЕП необхідно дослідити також її мікрогетерогенність.
130
Рис. 1. Ширококутові рентгенівські дифрактограми зразків ЕП (1) та композитів
на його основі зі сумішами ПАн і Аl2O3 (а) та ПАн і Fe2O3 (b),
вміст яких 0,2 (2); 1,0 (3); 3,0 (4); 5,0 (5); 9,0 (6) і 19,0 vol.% (7).
Fig. 1. Wide-angle X-ray diffraction samples of epoxy polymer (EP) (1) and composites
on its base with mixtures of polyaniline (PAn) and Al2O3 (a) and PAn and Fe2O3 (b)
which content is 0.2 (2); 1.0 (3); 3.0 (4); 5.0 (5); 9.0 (6) and 19.0 vol.% (7).
Із аналізу профілів інтенсивності малокутового розсіювання рентгенівських
променів зразками ЕП та композитами на його основі зі сумішшю ПАн і Аl2O3,
поданих як у вигляді залежності Ĩ(q) (рис. 2а), так і s3Ĩ(s) (Ĩ(s) – інтенсивність роз-
сіювання без внесення колімаційної поправки, при цьому s = λ–12sinθ, а q = 2πs,
де s і q – пряме і наведене значення одиничного вектора в просторі зворотної
ґратки), згідно з працями Руланда [8, 9], випливає, що вихідний ЕП є структурно
однорідним (гомогенним), тоді як композити на його основі і суміші (ПАн, Аl2O3)
характеризуються гетерогенністю структури. Це означає, що контраст електрон-
ної густини ∆ρ ≈ 0 в об’ємі ЕП, тоді як у композитах ∆ρ ≠ 0 i зростає пропорцій-
но збільшенню концентрації в них ПАн і Аl2O3 (∆ρ = ρ – <ρ>, де ρ, <ρ> – локаль-
не і середнє значення електронної густини в об’ємі псевдодвофазної системи).
Рис. 2. Профілі інтенсивності малокутового розсіювання рентгенівських променів
зразками композитів на основі ЕП (1) та сумішей ПАн і Аl2O3 (а) та ПАн і Fe2O3 (b)
концентрацій 0,2 (2); 0,5 (3); 1,0 (4); 3,0 (5); 5,0 (6); 9,0 (7) і 19,0 vol.% (8).
Fig. 2. Profiles of the intensity of small-angle X-ray scattering patterns of composites based
on EP (1) and mixture of PAn and Аl2O3 (а) and PАn and Fe2O3 (b)
with concentration 0.2 (2); 0.5 (3); 1.0 (4); 3.0 (5); 5.0 (6); 9.0 (7) and 19.0 vol.% (8).
131
Разом з тим за поступового збільшення вмісту (від 0,2 до 19,0 vol.%) суміші
ПАн і Аl2O3 в об’ємі композитів утворюються мікрообласті гетерогенності, які
стохастично розміщені у просторі. На це вказує послідовне зростання інтенсив-
ності розсіювання в інтервалі значень q від 0,2 до 1,0 nm–1 зі збільшенням вмісту
наповнювача в об’ємі полімеру сітчастої будови та відсутність інтерференційно-
го максимуму на профілях інтенсивності (рис. 2а, криві 2–8).
Оцінювали відносний рівень гетерогенності структури досліджуваних ком-
позитів, порівнюючи їх інваріант Порода Q [10] за рівнянням
2
0
( ) ,Q I q q dq
∞
= ∫
який незалежний (інваріантний) відносно форми мікрообластей гетерогенності та
безпосередньо пов’язаний із середньоквадратичним значенням флуктуації елек-
тронної густини (<∆ρ2>) в об’ємі двофазної системи:
Q = 2π2 IeV <∆ρ2>,
де Ie – інтенсивність розсіювання рентгенівських променів одиничним електро-
ном; V – розсіювальний об’єм; <∆ρ2> = ϕ1ϕ2(ρ1 – ρ2)2; ϕ1, ϕ2 і ρ1, ρ2 – об’ємна
частка і електронна густина фаз (ϕ1 + ϕ2 = 1).
З концентраційної залежності інваріанта Q (рис. 3а, крива 1) видно, що віднос-
ний рівень гетерогенності структури зростає з незначним відхиленням від лінійно-
сті зі збільшенням концентрації суміші (ПАн, Аl2O3) в об’ємі сітчастого полімеру.
Рис. 3. Графічна залежність інваріанта Порода Q (1) та діапазону гетерогенності lp (2)
від концентрації сумішей ПАн і і Аl2O3 (а) та ПАн і Fe2O3 (b) в композитах.
Fig. 3. Graphical dependence of Porod invariant Q (1) and the range of heterogeneity lp (2)
on the concentration of the mixtures of PAn and Аl2O3 (а) and PАn and Fe2O3 (b)
in the composites.
Для повнішої характеристики мікрогетерогенної структури композитів оці-
нили, згідно з працею [11], ефективний розмір мікрообластей гетерогенності –
діапазон гетерогенності lp. Цей структурний параметр безпосередньо пов’язаний
зі середнім діаметром (за проведення нескінченної кількості ліній через центр
ваги мікрообластей) різних за локальною електронною густиною мікрообластей
гетерогенності (<l1>, <l2>) у двофазній системі: lp = ϕ2 <l1> = ϕ1 <l2>.
Із наведеного графіка залежності lp від концентрації суміші (ПАн, Аl2O3) в
композитах (рис. 3а, крива 2) видно, що зі зростанням її вмісту від 0,2 до 3,0 vol.%
ефективний розмір мікрообластей гетерогенності різко зменшується, тоді як за
132
подальшого збільшення концентрації ПАн і Аl2O3 до 5,0...19,0 vol.% lp залиша-
ється незмінним і становить ~8 nm.
Характерно, що аналогічні процеси структуроутворення протікають і в ком-
позитах, отриманих на основі ЕП і суміші (ПАн, Fe2O3). Із наведених на рис. 2b
профілів інтенсивності малокутового розсіювання рентгенівських променів ком-
позитами цього типу бачимо, що послідовно зростає інтенсивність розсіювання в
інтервалі значень q від 0,2 до 1,2 nm–1 за поступового збільшення концентрації
суміші (ПАн, Fe2O3) в об’ємі полімерної матриці.
Концентраційна залежність ефективного розміру мікрообластей гетероген-
ності lp композитів на основі ЕП і суміші (ПАн, Fe2O3) подібна до залежності
композитів на основі ЕП і (ПАн, Al2O3), при цьому незмінна величина lp у компо-
зитах ЕП і суміші (ПАн, Fe2O3) є дещо більша (~11 nm), ніж у композитах зі су-
мішшю (ПАн, Al2O3) (рис. 3а, b, криві 2). Це вказує на залежність структуроутво-
рення в композитах із оксидами металів однакової валентності від типу атомів
металу. Водночас концентраційна залежність рівня гетерогенності структури (ін-
варіанта Порода Q) композитів із ПАн і Fe2O3 має складний нелінійний характер
(рис. 3b, крива 1).
У зв’язку з виявленими відмінностями впливу типу наповнювача на структуру
композитів на основі ЕП необхідно також дослідити їх термомеханічні властивості.
Рис. 4. Термомеханічні криві зразків ЕП (1) і композитів на його основі
та сумішей ПАн і Аl2O3 (а) та ПАн і Fe2O3 (b), в об’ємі яких вміст суміші
становить 0,2 (2); 1,0 (3); 3,0 (4) і 19,0 vol.% (5).
Fig. 4. Thermomechanical curves of EP samples (1) and composites based on it
and mixtures of PAn and Аl2O3 (а) and PАn and Fe2O3 (b), the mixture content
in their volume is 0.2 (2); 1.0 (3); 3.0 (4) and 19.0 vol.% (5).
З аналізу термомеханічних кривих (рис. 4а) встановлено, що коефіцієнт лі-
нійного розширення зразків композитів 0 0[( ) / ] 100%l kl l lα = − ⋅ (де kl і 0l − кін-
цева та початкова висота зразка) послідовно зростає зі збільшенням вмісту суміші
(ПАн, Al2O3) і досягає найбільшого значення (αl = 24%) за концентрації 3,0 vol.%
(ПАн, Al2O3).
Схожу картину спостерігають і в композитах на основі ЕП та суміші ПАн і
Fe2O3 (рис. 4b), але при цьому коефіцієнт лінійного розширення досягає найбіль-
шого значення (αl = 25%) за вмісту 19,0 vol.% (ПАн, Fe2O3).
Спільною особливістю термомеханічної поведінки композитів є розширення
полімеру з підвищенням температури. Це можна пояснити тим, що зростання
кінетичної рухливості полімерних ланцюгів під впливом температури викликає
опір полімерної матриці навантаженню, прикладеному ззовні [12].
133
ВИСНОВКИ
У результаті досліджень встановили, що оксид заліза починає проявляти
свою кристалічну структуру в суміші з поліаніліном у композиті на досить низь-
кому концентраційному рівні (1,0 vol.%) на відміну від оксиду алюмінію, який не
проявляє її навіть за його високого вмісту. Це можна пояснити більшою здатніс-
тю оксиду заліза до донорно-акцепторних взаємодій з полімерною матрицею. До-
слідження показали істотну залежність мікрогетерогенності структури компози-
тів від типу атомів металу в оксидах. Це позначається на ефективному розмірі lp
мікрообластей гетерогенності, які формуються на поверхні частинок наповнюва-
ча на початковому етапі затвердіння полімерної матриці. Термомеханічні дослі-
дження показали здатність зразків композитів зі сумішами поліаніліну і Al2O3 або
Fe2O3 до аномального розширення (αl = 25%).
РЕЗЮМЕ. Исследована структура и термомеханические свойства систем на основе
эпоксидного полимера, оксидов металлов и полианилина. Установлено, что оксид железа
в смеси с полианилином начинает проявлять свою кристаллическую структуру в компо-
зите на довольно низком концентрационном уровне (1,0 vol.%) в отличие от оксида алю-
миния, который ее не проявляет даже при его высоком содержании. Исследования пока-
зали существенную зависимость микрогетерогенной структуры композитов от типа ато-
мов металла в оксидах. Методом термомеханического анализа показано, что композиты
на основе эпоксидного полимера и смесей полианилина и одного из оксидов металлов
Al2O3 или Fe2O3 характеризуются способностью к аномальному расширению (αl = 25%).
SUMMARY. The structure and thermomechanical properties of systems based on epoxy
polymer, metal oxides and polyaniline are investigated. It was found that iron oxide in the mix-
ture of polyaniline begins to show its crystal structure in the composite at fairly low concentra-
tion levels (1.0 vol.%), while aluminum oxide does not reveal it in the composite even at its high
content. Studies have shown a significant dependence of microheterogeneous structure of the
composites on the type of metal atoms in oxides. The method of thermomechanical analysis
showed that composites based on epoxy polymer and mixtures of polyaniline and one of the
metal oxides Al2O3 or Fe2O3 are characterized by the ability to abnormal expansion (αl = 25%).
1. Ли Х., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам / Пер. англ. Под ред.
Н. В. Александрова. – М.: Энергия, 1973. – 416 с.
2. Mechanical properties of epoxy-based composites using nanoclays / M. W. Ho, C. K. Lam,
K. Lau et al. // Composite Structures. – 2006. – 75, № 4. – P. 415–421.
3. Highly dispersed nanosilica–epoxy resins with enhanced mechanical properties / C. Chen,
R. S. Justice, D. W. Schaefer, J. W. Baur // Polymer. – 2008. – 49, № 17. – P. 3805–3815.
4. The effect of hydrostatic pressure on the mechanical properties of glass fibre/epoxy unidirec-
tional composites / P. J. Hine, R. A. Duckett, A. S. Kaddour et al. // Composites. Part A:
Appl. Sci. and Manufacturing. – 2005. – 36, № 2. – P. 279–289.
5. Cho J., Luo J. J., and Daniel I. M. Mechanical characterization of graphite/epoxy nanocom-
posites by multi-scale analysis // Composites Sci. and Technol. – 2007. – 67, № 11–12.
– P. 2399–2407.
6. Патент 61-266435 (Япония). Способ получения тонких пленек токопроводящих орга-
нических полимеров / Тамура Сёхэй. – № 60-109988; заявл. 21.05.85. – Опубл. 26.11.86.
7. Виленский В. А., Файнерман А. Е., Керча Ю. Ю. Физические методы исследования по-
лимеров // Универсальная термомеханическая установка для исследования полимеров
и новый алгоритм машинной обработки релаксационных кривых. – К.: Наук. думка,
1981. – С. 71–79.
8. Ruland W. Small-angle scattering of two-phase systems: Determination and significance of
systematic deviations from Porod’s law // J. Appl. Cryst. – 1971. – 4, № 1. – P. 70–73.
9. Perret R. and Ruland W. Eine verbesserte Auswertungsmethode fur die Röntgen-kleinewin-
kelstreuung von Hochpolymeren // Kolloid Z. – Z. Polymere. – 1971. – 247. – S. 835–843.
10. Porod G. General theory // Small-angle x-ray scattering / Ed. By O. Glatter, O. Kratky.
– London: Acad. Press, 1982. – P. 17–51.
11. Азаров Л., Бургер М. Метод порошка в рентгенографии. – М.: Изд-во иностр. лит-ры,
1961. – 364 с.
12. Тейтельбаум Б. Я. Термомеханический анализ полимеров. – М.: Наука, 1979. – 234 с.
Одержано 18.02.2013
|